第2章球面和球面系统.ppt

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1、一、概念§2-1概念与符号规则第2章球面和球面系统描述子午面内光线位置的物理量：物（像）方截距—物（像）方光线与光轴的交点到顶点的距离L1截距：物（像）方倾斜角——物（像）方光线与光轴的夹角U（U’）2倾斜角：二、符号规则a.光线传播方向：从左向右b.线段：沿轴线段(L,L',r)以顶点O为基准，左“-”右“+”垂轴线段(h)以光轴为准，上“+”下“-”间隔d(O1O2)以前一个面为基准，左“-”右“+”c.角度：（应用光学中角度的取值范围为）光轴与光线组成角度(U,U'):以光轴为起始边，以锐角方向转到光线，顺“+”逆“-”光线与法线组成角度(I,I'):以光线为起始边，以锐角方向转到法

2、线，顺“+”逆“-”光轴与法线组成角度(φ):以光轴为起始边，以锐角方向转到法线，顺“+”逆“-”d.光路图上的线段长度和角度的必须为正值§2-2轴上物点经单个折射球面成像一、由折射球面的入射光线求出射光线即已知：r,n,n’,L,U求：L’,U’(1)球面折射的入射角I原理：正弦定理公式：(2)折射角I’原理：折射定律公式：(3)像方孔径角U’原理：三角形外角关系公式：(4)像方截距L’原理：正弦定理公式：L’是U的函数，不同U的光线经折射后不能相交于一点，成不完善成像二、近轴光线经折射球面折射并成像a．近轴光线：与光轴很靠近的光线，即-U很小，sin(-U)≈-U，此时用小写：sin(

3、-U)=-usinI=i    L=lb．对近轴光，1、当u改变时，不变！完善成像。此时A，A'互为物像，称共轭点2、近轴光所成像称为高斯像，仅考虑近轴光的光学叫高斯光学讨论：c.近轴光线经折射球面计算的其他形式阿贝不变量折射球面的物像位置关系光线经折射球面时的u,u’关系d.（近轴区）折射球面的光焦度，焦点和焦距光焦度（折射面偏折光线的能力）f’nn’OCrF’像方焦距正负含义？物方焦距nn’OC-frF(1)f’/f=-n’/n,f’+f=r说明(2)物方和像方焦点位于折射球面顶点两侧;(3)折射球面的光焦度与光传播的方向无关。§2-3物平面以细光束经折射球面成像一、物平面以细光束成像

4、细光束，A—》A’完善成像同心球面A1AA2—》曲面A1’A’A2’完善成像由公式，l变小，l’也变小，平面B1AB2—》曲面B1’A’B2’不再是平面：像面弯曲二.细小平面以细光束经折射球面成像：平面物——》平面像，完善成像三.细小平面以细光束成像的三种放大率与拉氏不变量1、垂轴放大率：2、轴向放大率:3、角放大率：三种放大率的关系4、拉氏不变量一对共轭面内，成像的物高、成像光束的孔径角和所在介质的折射率三者的乘积为一常数。它是表征光学系统性能的重要参数§3-3反射球面—球面镜一、物像公式1、r<0,φ>0会聚2、r>0,φ<0发散二、焦距§2－4共轴球面系统已知：1、各球面曲率半径r1

5、,r2,……rk2、各表面顶点的间隔d1,d2,…..,dk-13、折射率n1,n2,……,nk+1讨论经共轴球面系统成像的几个光路计算问题。一、由入射光线求出射光线转面公式：二、共轴光学系统的放大率三、光学系统的拉氏不变量由一个面的拉氏不变量根据过渡公式得J表征了这个光学系统的性能，即能以多高的物、多大孔径角的光线入射成像。J值大，表明系统能对物体成像的范围大，成像的孔径角大，传输光能多。同时，孔径角还与光学系统分辨微细结构的能力有关。J值大的光学系统具有更高的性能。作业：双胶合透镜入瞳直径视场第一近轴光线：计算它在每一面上的注意校对：第二近轴光线：第一近轴光线的计算第二近轴光线的计算